陀螺裝置

利用陀螺儀的動力學特性製成的各種儀表或裝置。

陀螺方向儀

能給出飛行物體轉彎角度和航向指示的陀螺裝置。它通常是不加自動修正裝置的三自由度均衡陀螺儀，其底座固連在飛機上，轉子軸提供慣性空間的給定方向。如開始時令轉子軸水平並指向儀表的零方位，則當飛機繞鉛直軸轉彎時，儀表就相對於轉子軸而轉動，在短時間內能相當正確地給出轉彎的角度和航向的指示。由於摩擦及其他的干擾，轉子軸本身方向會逐漸漂移，因此每隔一段時間（例如15分鐘）須對照精密羅盤作一次人工調整。

陀螺羅盤

供航行和飛行物體作方向基準用的尋北型陀螺儀，又稱電羅盤，迴轉羅盤。其主體是三自由度陀螺儀，外環軸鉛直，轉子軸水平地放在子午面內，正端指北，在支點下方有一個不平衡小錘固結於內環，構成偏心重力陀螺儀。當轉子軸北端抬高某一小角，小錘的重力就產生向西的修正力矩，使轉子軸北端朝西旋進，從而補償子午面的轉動。在有擾動的情形下，轉子軸北端會繞其平衡位置作橢圓運動，須加阻尼使之衰減。

還有一種用陀螺儀穩定的陀螺磁羅盤，本質上是一種利用磁針作自動修正的航向儀。另有一種同時具有方位修正和水平修正的三自由度陀螺半羅盤，用在自動駕駛儀中作為航向感測器.

陀螺垂直器（陀螺地平儀）

轉子軸能維持在鉛直位置的陀螺裝置。最簡單的是陀螺擺。它是由附在高速自轉陀螺轉子上的重力擺構成的三自由度重力陀螺儀，其轉子軸鉛直放置，當轉子軸偏離鉛直線時重力產生的力矩使陀螺擺繞鉛直線旋進。陀螺的出現使擺的穩定性顯著增大。當陀螺擺放在劇烈搖擺的船上時，陀螺轉子軸仍能維持在鉛直位置。因此可以用來穩定軍艦或坦克上火炮的發射角。

陀螺穩定器

穩定船體的陀螺裝置。20世紀初使用的施利克被動式穩定器實質上是一個裝在船上的大型二自由度重力陀螺儀，其轉子軸鉛直放置，框架軸平行於船的橫軸。當船體側搖時，陀螺力矩作為表觀力矩而迫使框架攜帶轉子一起相對於船體旋進。這種搖擺式旋進引起另一個陀螺力矩，在船體上產生穩定作用。

斯佩里主動式穩定器是在上述裝置的基礎上增加一個小型操縱陀螺儀，其轉子沿船橫軸放置。一旦船體傾側，小陀螺沿其鉛直軸旋進，從而使主陀螺儀框架軸上的控制馬達及時開動，在該軸上施加與原陀螺力矩方向相同的主動力矩，藉以加強框架的旋進和由此旋進產生的對船體穩定作用。

在單軌車上套用的陀螺穩定器中，採用了二自由度重力陀螺儀，其轉子軸可以水平放置，也可以鉛直放置。

旋進陀螺儀

這類陀螺儀本身大都是二自由度的。常見的有速率陀螺儀和積分陀螺儀。速率陀螺儀是用以直接測定運載器角速率的儀表。把均衡陀螺儀的外環固定在運載器上並令內環軸垂直於要測量角速度的軸，如果考慮運載器的轉動在內，這種陀螺儀也是三自由度的。當運載器連同外環以角速度繞測量軸旋進時，陀螺力矩將迫使內環連同轉子一起相對於運載器而旋進。這種陀螺儀中有彈簧限制這個相對旋進，而內環的旋進角正比於彈簧的變形量。由平衡時的內環旋進角即可求得陀螺力矩和運載器的角速率。

積分陀螺儀與速率陀螺儀的不同處只在於用線性阻尼器代替彈簧約束。當運載器作任意變速轉動時，積分陀螺儀的輸出量是繞測量軸的轉角（即角速度的積分）。這種陀螺儀在遠距離測量系統或自動控制、慣性導航平台中使用較多。

還可以利用旋進受限制的三自由度陀螺儀來同時測出運載器的角速度和角加速度。

陀螺平台

即陀螺穩定平台，是一種複雜的陀螺系統，用來穩定儀表或設備的位置和方向。它一般包含兩個或三個陀螺儀，分別裝在三個或四個框架中，另外附加伺服放大器或伺服電動機。平台能給出慣性空間的定向參考，當平台繞某軸轉動時，相應的陀螺儀通過感測器把信號送給該軸的放大器和電動機，使電動機開動直到把平台轉回信號消除的位置為止。放大器和電動機都必須能在極小的信號下正常工作。陀螺儀只起感測器或敏感元件的作用。陀螺平台用來穩定那些需要精確地定向的儀表和設備，如測量儀器、照相機、天線和慣性導航系統中的加速度計，等等。

陀螺感測器是一切用以測量轉角、角速率，把信號輸送給自動駕駛儀、慣性導航系統的陀螺元件的總稱。

在套用中，為確保陀螺裝置的精確度、靈敏度和可靠性，除了進行各種誤差分析並採用相應的專門修正措施外，還要儘量降低陀螺儀的漂移。目前已取得成效的有：液浮陀螺，以及氣浮、靜電、磁和超導支承的陀螺，擺式和對轉式支承的陀螺等；還有不用軸承的撓性陀螺、振動陀螺等。經研究發現，現在已有100種以上的物理現象和相應的原理，包括雷射、偏振波、核子自旋、放射性同位素等，可以用來觀測旋轉和確定方向。

2 參考文獻

1、詞條作者：呂茂烈．《中國大百科全書》74卷（第一版）力學 詞條：陀螺裝置：中國大百科全書出版社，1987 ：488頁．